JP2011138763A - 導光板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品質を向上できる導光板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る導光板は、光源からの入射光を受け取る入光面、入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部、出光部に対向する反射部、出光部の上部に入光面に垂直な第１方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第１パターン及び反射部に形成され、入射光を散乱させる複数の第２パターンを含む。隣り合う第２パターン間の間隔のうち、第１方向に形成された第１間隔が第１方向と交差する第２方向に形成された第２間隔より小さい。表示装置は導光板に加えて表示パネルと光源及び拡散板を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は導光板及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、表示品質を向上できる導光板及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は画像を表示する表示パネルを含み、表示パネルは自ら発光しないので別の光源を必要とする。従って、液晶表示装置は表示パネルとともにバックライトユニットが具備される。

バックライトユニットは光源の位置によってエッジ型バックライトユニットと直下型バックライトユニットに分けられる。直下型バックライトユニットは光源が表示パネルの背面に具備され、エッジ型バックライトユニットは光源が表示パネルの端部一側に具備される。

光源は一般に線光源または点光源であり、光源から照射される光を表示パネルに効率良く供給するためにバックライトユニットは光源の光を前記表示パネルに導く導光板を具備する。導光板は光の経路を変更させて表示パネルに光を均一に供給する。

韓国公開特許２００８−０５１０１４

本発明の目的は表示品質を向上できる導光板を提供することである。

本発明の他の目的は表示品質を向上できる導光板の製造方法を提供することである。

本発明の目的を達成するための導光板は、光源からの入射光を受け取る入光面と、前記入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部と、前記出光部に対向する反射部と、前記出光部の上部に、第１方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第１パターンと、前記反射部に形成され、前記入射光を散乱させる複数の第２パターンを含む。

前記第２パターンは第１単位パターン、前記第１単位パターンに対して前記第１方向に隣り合うと共に第１間隔を形成する第２単位パターン、前記第１、第２単位パターンに隣り合うと共に前記第１間隔と交差する第２間隔を形成する第３及び第４単位パターンを含む。ここで、前記第１間隔は前記第２間隔より小さい。

好ましくは、前記第１パターンは前記出光面の外部に突出された凸パターンであり、前記出光面及び前記第１方向に垂直な断面が半円、円の弓形、半楕円、楕円の弓形、多角形の中で何れか１つである。

好ましくは、前記第１パターンは前記出光部及び前記第１方向に垂直な断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光面が成す角度はθ_１、前記出光面と前記反射部の間の厚さはｔ、前記第１パターンの屈折率はｎ_{第１パターン}である場合、前記第１間隔はｘ−α、前記第２間隔はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_１−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}））である。

好ましくは、前記三角形は二等辺三角形又は不等辺三角形であり、突出された頂点が丸く形成される。

好ましくは、前記三角形は前記出光部から突出された弧形の頂部を有する。

好ましくは、前記第１パターンは前記出光部及び前記第１方向に垂直な断面が楕円の弓形であり、前記楕円の最上位点と前記楕円の弦の一端を連結した直線と前記出光面が成す角度はθ_２、前記出光面と前記反射部の間の厚さはｔ、前記第１パターンの屈折率がｎ_{第１パターン}である場合、前記第１間隔はｘ−α、前記第２間隔はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_２−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_２／ｎ_{第１パターン}））である。

好ましくは、前記第２単位パターンは前記第１方向から−５°〜＋５°の範囲内で前記第１単位パターンに対して傾くように形成される。

好ましくは、前記第２パターンは前記反射部上に形成された印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか１つの形状を有する。
前記第２パターンは前記入光面から距離が遠いほど面積が広くなる。
前記第２パターンは前記入光面から距離が遠いほど第１間隔又は第２間隔が拡大または縮小される。

好ましくは、前記第２パターンは印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか１つの形状を有する。

好ましくは、前記複数の第２パターンのうち、前記入光面に隣接した第１種の第２パターンは、前記入光面から位置に形成された第２種の第２パターンより小さい面積を有する。

本発明の目的を達成するための導光板の製造方法は、光が入射される入光面と、前記入射された光が出射される出光面及び前記出光面に対向する反射部を有する導光板を製造する方法において、前記出光面に前記入光面に垂直な第１方向に延長された複数の第１パターンを形成する段階と、前記反射部に前記第１方向に第１間隔を有し、前記第１方向と交差する第２方向に前記第１間隔より大きい第２間隔を有する複数の第２パターンを印刷する段階を含むことを特徴とする。

前記導光板は前記出光部に前記入光面に垂直な第１方向に延長された複数の第１パターンを形成し、前記反射部に前記第１方向に第１間隔を有し、前記第１方向と交互する第２方向に前記第１間隔より大きい第２間隔を有する複数の第２パターンを印刷して形成する。

前記第１パターンは圧延又は射出方法で形成される。

前記第２パターンはインクジェット印刷、ロール印刷、ホットスタンピング印刷の中で何れか１つにより形成される。

導光板に第１パターンを形成する段階と第２パターンを印刷する段階は単一工程で行なわれる。

上述したように、本発明の実施形態による導光板は、光の進行経路を効率良く変更させて出光部へ出射される光の均一度を向上させる。

前記導光板を適用した表示装置においても、光の進行経路が効率良く変更されて光の均一度が向上されるので表示装置の表示品質が改善される。

本発明の第１実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による導光板を示す斜視図である。 図２のＩ−Ｉ’線による断面図である。 本発明の第１実施形態による導光板の反射部を示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、導光板の断面を概略的に示す図面である。 （ａ）、（ｂ）は、視認される導光板の第２パターン等を示す図面である。 導光板の第１パターンの断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光面が成す角度がθ１、基台の厚さがｔであるとき、パターンの大きさの増加量を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による導光板を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による導光板を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による導光板の第２パターンを示す平面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、従来の導光板と本発明の導光板のドット視認状態を示す写真である。 （ａ）〜（ｆ）は、導光板の第２パターンにおいて、第１間隔と第２間隔が同じである場合と、第１間隔が第２間隔より小さい場合の導光板のドット視認状態を示す写真である。 導光板の製造過程を模式的に示す斜視図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態による表示装置及び導光板を説明する。

本発明は、本明細書の実施形態において図面で示した形態に限定されず、請求項により定義された本発明の原理及び範囲内にある全ての変形、等価物等を含む。
図面において、複数の層及び領域を明確に表示するために一部の構成要素を誇張したり縮小して示した。なお、説明の便宜のために表示パネルを基準として映像が表示される方向を‘上方’、ある構成要素のうちの‘上方’の部分を‘上部’、その反対方向を‘下方’、ある構成要素のうちの‘下方’の部分を‘下部’と称する。また、‘上方’乃至‘下方’に直交する方向を‘側方’、ある構成要素のうちの‘側方’の部分を‘側部’と称する。

図１は本発明の第１実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。

図１を参照すると、本発明の第１実施形態による表示装置１００は表示パネル１２０、モールドフレーム１３０、バックライトユニット、反射シート１７０、下部カバー１８０及び上部カバー１１０を含む。前記バックライトユニットは光学部材１４０、光源１６０を含む。本実施形態では、光源１６０が光学部材１４０の側方に位置する、エッジ型バックライトユニット（ｅｄｇｅ ｔｙｐｅ ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）を利用した。

表示パネル１２０はその上部表面に映像を表示する。モールドフレーム１３０は表示パネル１２０の縁に固定され、表示パネル１２０を支持する。光学部材１４０はモールドフレーム１３０の下方、即ち、表示パネル１２０の背後に具備される。光源１６０は光学部材１４０の側方に配置されて光学部材１４０を通じて表示パネル１２０に光を供給する。

反射シート１７０は光学部材１４０の下方に具備され、表示パネル１２０に向かわない方向に進行する光を反射して表示パネル１２０に向かう方向に光の経路を変更する。

下部カバー１８０は反射シート１７０の下方に具備されて表示パネル１２０、光学部材１４０、光源１６０、反射シート１７０等を収容する。上部カバー１１０は表示パネル１２０の上方に具備され、下部カバー１８０と結合される。上部カバー１１０は表示パネル１２０の上部縁面を支持する構造物である。上部カバー１１０には表示パネル１２０の表示領域を露出する表示窓が形成されている。そして、上部カバー１１０の側部には下部カバー１８０と締結するためのネジ孔（図示せず）等の結合手段が具備される。

図示していないが、表示パネル１２０の一側方には表示パネル１２０の薄膜トランジスタと電気的に接続される印刷回路基板が具備され、前記印刷回路基板からの信号は配線を通じて薄膜トランジスタに伝送される。前記薄膜トランジスタは前記伝送信号により画素に電圧を印加して液晶を駆動する。

前記表示装置の構成は次のようである。

表示パネルは液晶表示パネル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）、電気泳動表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏ ｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）等の様々な表示パネルが使用される。本実施形態では、液晶表示パネルを例にして説明する。

表示パネル１２０は長辺と短辺を有する矩形の板状からなる。表示パネル１２０は第１基板１２１と、第１基板１２１に対向する第２基板１２２及び前記２つの基板の間に形成された液晶層（図示せず）を含む。表示パネル１２０は前記液晶層を駆動して映像を表示する。前記液晶層を駆動するために第１基板１２１には薄膜トランジスタ、第２基板１２２にはカラーフィルタが形成される。この場合、夫々の基板は薄膜トランジスタ基板又はカラーフィルタ基板と呼ばれる。

前記液晶層は自ら発光しないので画像を表示するためには光源１６０が必要である。光源１６０から出た光には不要な偏光成分が含まれている。従って、この偏光成分を調節するために表示パネル１２０の両面に透過軸が９０°交差する偏光板（図示せず）が付着される。前記偏光板は液晶層を通過した光を特定の偏光軸を有する光に偏光させる。光は表示パネル１２０を通過する間に偏光軸の回転程度により光出力が調節されてブラックからホワイトまで表現可能になる。

モールドフレーム１３０は概ね長方形の環状である。モールドフレーム１３０は表示パネル１２０と光学部材１４０を支持する。モールドフレーム１３０は下部カバー１８０と結合されて内部に光学部材１４０、光源１６０及び反射シート１７０を収容する。図１ではモールドフレーム１３０は単一部品で構成したが、必要によって複数個で構成しても良い。

光学部材１４０は光源１６０から出た光の方向と密度等を制御する。光学部材１４０は保護シート１４１、プリズムシート１４３、拡散シート１４５、導光板１４７を含む。

拡散シート１４５は光を拡散させる。プリズムシート１４３は拡散シート１４５から拡散された光を上方の表示パネル１２０の平面に垂直な方向に集光する。プリズムシート１４３を通過した光はほとんど垂直に進行して均一な輝度分布を形成する。一番上方に位置する保護シート１４１はスクラッチ（ひっかき）に弱いプリズムシート１４３を保護する。導光板１４７は光源１６０から出射した光の経路を変更して表示パネル１２０の方に導く。
本発明の主旨は導光板１４７の具体的構成にあり、これについては後述する。

保護シート１４１、プリズムシート１４３、拡散シート１４５は必要によって複数枚を重畳しても良い。

光学部材１４０の側方には光学部材１４０を通じて表示パネル１２０に光を供給する光源１６０が具備される。光源１６０は複数にしても良い。前記光源としては、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ、ＣＣＦＬ）、外部電極蛍光ランプ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＥＥＦＬ）又は熱陰極蛍光ランプ（Ｈｏｔ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ、ＨＣＦＬ）等が使用される。

光源１６０の下方には反射シート１７０が配置されている。反射シート１７０は光源１６０から出射した光の中で光源１６０の下方に進行する光を反対方向に反射して上方の表示パネルの方に向かうようにする。

前記のように、表示パネル１２０には光を供給する光源１６０が構成される。光源１６０は表示パネル１２０の下方の一側方に具備されるので出射した光の進行方向を表示パネル１２０の方に導く必要があり、このために導光板１４７が使用される。

導光板１４７は光源１６０から出射した光の方向を表示パネル１２０の方に変更し、点光源または線光源の形態に出射した光を散乱して光密度を均一にする。

図２は本発明の第１実施形態による導光板１４７を示す斜視図であり、図１に示した導光板１４７だけを示した。図３は図２のＩ−Ｉ’線による断面図であり、図４は導光板１４７の反射部を示す平面図である。

図２乃至図４を参照すると、本発明の第１実施形態による導光板１４７は板状からなる基台１４７ａと基台１４７ａに形成された第１パターン１４７ｂと第２パターン１４７ｃを含む。

基台１４７ａは互いに対向する出光部１４７ｆ及び反射部１４７ｒと、出光部１４７ｆと反射部１４７ｒを連結する側面からなる。導光板１４７の側面の中で光源１６０に隣接した面は入光面１４７ｉになり、入光面１４７ｉを通じて入射した光が出射する部分は出光部１４７ｆになり、出光部１４７ｆに対向する部分が反射部１４７ｒになる。出光部１４７ｆと反射部１４７ｒの間の距離は導光板１４７の厚さｔになる。

図１乃至図４のように光源１６０は導光板１４７の側面に設置されるので光源１６０から出射した光は入光面１４７ｉを通じて入射する。入光面１４７ｉは出光部１４７ｆと反射部１４７ｒの一端に出光部１４７ｆと反射部１４７ｒに対して概ね直角に連結される。本発明の第１実施形態では、入光面１４７ｉが出光部１４７ｆと反射部１４７ｒに対して成す角度が９０°であるが、異なる角度で形成しても良い。

前記構造を有する導光板１４７において、光源１６０から出射した光は入光面１４７ｉに入射した後、基台１４７ａ内部で反射、屈折する。入光面１４７ｉに入射した光は、最初は出光部１４７ｆ又は反射部１４７ｒとほぼ平行な方向に進行する。前記光は基台１４７ａの入光面１４７ｉを含む各側面と出光部１４７ｆ及び反射部１４７ｒに繰り返して反射した後、出光部１４７ｆを通じて上方に出射する。また、反射部１４７ｒを通じて導光板１４７の下方に出射した光は、反射シート１７０によって反射されて反射部１４７ｒに再び入射した後、出光部１４７ｉを通じて上方に出射する。

出光部１４７ｆ上には光が出光部１４７ｆに垂直な方向に均一に出射させるために複数の第１パターン１４７ｂが形成される。

複数の第１パターン１４７ｂの夫々は入光面１４７ｉに交差する方向（以下、第１方向Ｄ１）に延長して形成される。

第１パターン１４７ｂは出光部１４７ｆの外部に突出した凸形状であり、基台１４７ａと一体に形成される。

第１実施形態において、第１パターン１４７ｂは前記光が出光部１４７ｆの垂直方向に最大の輝度が得られるように出射する分布を有するよう形成される。このために、出光部１４７ｆ及び第１方向Ｄ１に垂直な断面が、例えば、複数の三角形から構成される。前記三角形は外部に突出した頂点を中心として両斜辺の長さが同じである二等辺三角形又は斜辺の長さが異なる不等辺三角形である。

反射部１４７ｒ上には入光面１４７ｉを通じて入射した光を様々な角度で反射及び散乱させるために複数の第２パターン１４７ｃが形成される。

複数の第２パターン１４７ｃの夫々は所定間隔で配列される。複数の第２パターン１４７ｃは印刷パターンである。各第２パターン１４７ｃは反射部１４７ｒの平面上に形成され、その形状は円、楕円、多角形等からなる。本発明の第１実施形態では図４に、個々の第２パターン１４７ｃの形状が円の場合を示した。

複数の第２パターン１４７ｃにおいて、１つの第２パターン１４７ｃの中心と隣接した異なる第２パターン１４７ｃの中心の間隔は、第１パターン１４７ｂが延長される方向と関連する値を有する。即ち、第１パターン１４７ｂの延長方向である第１方向Ｄ１と交差する方向を第２方向Ｄ２とすると、複数の第２パターン１４７ｃは、何れか１つ任意の第２パターン（第１単位パターンと定義する）に対して、前記第１単位パターンの第１方向Ｄ１に隣り合うと共に第１間隔Ｐ１離隔する第２の第２パターン（第２単位パターンと定義する）と、前記第１、第２単位パターンに隣り合うと共に第１間隔Ｐ１と中点同士交差する第２間隔Ｐ２を形成して第２方向に離隔する第３及び第４の第２パターン（第３、第４単位パターンと定義する）とを含み、第１間隔Ｐ１は第２間隔Ｐ２より小さい値を有する。
換言すると、複数の第２パターン１４７ｃのうちの任意の隣接する４個の第２パターンについて、その中心は、対角線が第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２に沿った菱形の頂点をなし、第１方向の対角線長Ｐ１は第２方向の対角線長Ｐ２より短い。

図面には示していないが前記第２単位パターンは前記第１方向から−５°〜＋５°の範囲内で前記第１単位パターンに対して傾くように形成される。

第２パターン１４７ｃの第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の間隔Ｐ１、Ｐ２を互いに異なるように形成する理由は、導光板１４７を透過した光のドット視認現象を抑制するためである。前記ドット視認現象は導光板１４７の反射部１４７ｒにあるパターンが形成される場合、反射部１４７ｒで反射されて出光部１４７ｆから出射する光によって反射部１４７ｒに形成されたパターンが視認される現象である。前記ドット視認現象は第２パターン１４７ｃの大きさと互いに隣接した第２パターン１４７ｃ間の距離に関連がある。例えば、第２パターン１４７ｃが同じ大きさである場合、互いに隣接した２つの第２パターン１４７ｃの間の距離が大きくなるほど視認し易くなる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）はドット視認現象を説明するために導光板１４７の断面の一部を概略的に示す図面であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）は光が図５（ａ）及び図５（ｂ）の導光板１４７の出光部１４７ｆに垂直に出射する際、第２パターン１４７ｃが視認される様子を示す図面である。

図５（ａ）は導光板１４７の出光部１４７ｆにパターンが構成されていない状態で反射部１４７ｒ上に円形状を有する第２パターン１４７ｃが印刷されている図面である。図５（ｂ）は出光部１４７ｆに入射面１４７ｉと第１方向Ｄ１に垂直な断面が三角形である第１パターン１４７ｂが形成され、反射部１４７ｒ上に平面が円形状である第２パターン１４７ｃが印刷されている図面である。ここで第２パターン１４７ｃの直径はｗである。

なお、第１方向Ｄ１に互いに隣接した第２パターン１４７ｃと第２パターン１４７ｃの距離をｄ１、第２方向Ｄ２に互いに隣接した第２パターン１４７ｃと第２パターン１４７ｃの間の距離はｄ２であり、ｄ１とｄ２は同じであると仮定する。前記距離は１つのパターンの境界部から隣接した異なるパターンの境界部までの距離であり、１つのパターンの中心から隣接した異なるパターンの中心までの距離を意味する間隔Ｐ１、Ｐ２とは違う。

図５（ａ）と図６（ａ）において、出光部１４７ｆ上には形成されたパターンがないので反射部１４７ｒに垂直に進行する光はそのまま出光部１４７ｆを通過して出射する。従って、第２パターン１４７ｃは元の直径とパターンの間の距離ｄ１及びｄ２を有するパターン形態がそのままユーザーの目に視認される。

図５（ｂ）と図６（ｂ）においては、光源１６０から入射して導光板１４７内に進行する光は出光部１４７ｆ上に形成された第１パターン１４７ｂを通過してユーザーの目に至る。この際、前記光は第２パターン１４７ｃによって反射された後、第１パターン１４７ｂの境界を通過して屈折して外部に出射する。しかし、第１パターン１４７ｂの断面が三角形の形態であり、第１方向Ｄ１に延長されているので、反射部１４７ｒから第１パターン１４７ｂの方に進行する光は屈折する。前記光の屈折により第２パターン１４７ｃは、反射面１４７ｒにおける元の第２パターン１４７ｃより第２方向Ｄ２で拡大して視認される。

これによって、第２パターン１４７ｃの実際の大きさがｗであってもユーザーの目に視認される第２パターン１４７ｃの第２方向Ｄ２の大きさはＷになる。視認される第２パターン１４７ｃの大きさＷは元の大きさｗに第１パターン１４７ｂにより屈折して視認されるパターンの大きさの増加量２ｗ’を加えた値である。

この場合、第１パターン１４７ｂの前記断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と出光部１４７ｆが成す角度がθ１、出光部１４７ｆと反射部１４７ｒの間の厚さがｔであり、空気の屈折率がｎ_空気（＝１）、第１パターン１４７ｂの屈折率がｎ_{第１パターン}とすると、パターンの大きさ増加量は２ｗ’であり、約２・ｔ・ｔａｎθ値を有する。ここで、パターン出射角θはスネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ ｌａｗ）により次のように求められる。

ｎ_{第１パターン}・ｓｉｎ（θ１−θ）＝ｎ_空気・ｓｉｎθ１
ｓｉｎ（θ_１−θ）＝ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}
θ＝θ_１−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}）

図７は第１パターン１４７ｂの断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と出光部１４７ｆが成す角度がθ_１、基台１４７ａの厚さ（即ち、出光部１４７ｆと反射部１４７ｒの間の厚さ）がｔであるとき、実際に視認されるパターンの大きさの増加量を示すグラフである。表１は前記グラフを数値で示したものである。表１において、θ１をプリズム角として表示した。また、使用された導光板はＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）からなり、屈折率ｎ_{第１パターン}は１．４９、厚さｔは夫々０．７ｍｍと０．９ｍｍである。

前記のように、出光部１４７ｆの上方に形成された各第１パターン１４７ｂの延長方向（第１方向Ｄ１）に垂直な方向（第２方向Ｄ２）に視認される第２パターン１４７ｃの大きさが、プリズム角θ_１が増加すると共に増加する。即ち、視認されるパターンにおいて、第１方向Ｄ１での第２パターン１４７ｃ間の距離は元の第２パターン１４７ｃ間の距離と同じであるが、第２方向Ｄ２での第２パターン１４７ｃ間の距離は元の第２パターン１４７ｃ間の距離より小さくなる。

その結果、第１パターン１４７ｂを第１方向Ｄ１に延伸すると第２方向Ｄ２のドット視認現象は改善される。しかし第１方向Ｄ１での第２パターン１４７ｃ間の距離は元の距離と同じく視認されるので、ドット視認現象は少ししか改善されない。

この点で、本発明の第１実施形態では、第２パターン１４７ｃの間隔を調節し、互いに隣接した第２パターン１４７ｃ間の第１方向Ｄ１での距離を低減して、第１方向Ｄ１でのドット視認現象も抑制できる。即ち、第１間隔Ｐ１を減らし、第２間隔Ｐ２を増やす方式で視認される形状を補正する。これによって、全体的にドット視認現象は減少する。

ここで、第１間隔Ｐ１を減らし、第２間隔Ｐ２を増やす方式で視認される形状を補正する場合、第１間隔Ｐ１はパターンの大きさの増加量の限度内で減少させ、第２間隔Ｐ２はパターンの大きさの増加量の限度内で増加させる。従って、本発明の第１実施形態では、パターンの大きさの増加量がαである際、第１間隔Ｐ１をｘ−α、第２間隔Ｐ２はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_１−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}）の値を有する。ここで、ｘはαより大きい値を有する。

これによって、前記第１パターンが延伸される方向の前記第２パターン間の間隔は前記延伸方向と垂直な方向の間隔より小さく形成されるように補正され、前記２つの方向の間隔の差はパターンの大きさの増加量の二倍（２α）になる。

図８は本発明の第２実施形態による導光板２４７を示す断面図であり、第１パターン２４７ｂの断面が準三角形（弧形の頂部（丸まった頂点）を有する三角形）であるものを示した断面図であり、図９は本発明の第３実施形態による導光板３４７を示した断面図であり、第１パターン３４７ｂの断面が楕円の一部（即ち、弓形）であるものを示した断面図である。
前記第１パターンの断面は以上の三角形、準三角形、楕円の一部の他の多様な形状に構成しても良い。例えば、前記第１パターンの断面は多角形、一部の辺が曲線である多角形、半円等の形状に構成しても良い。

図８及び図９は図２のＩ−Ｉ’線による図３の断面図に対応して示した図面であり、前記第１実施形態と異なる部分だけを示した。
本実施形態では、前記第１実施形態と異なる点を主として説明する。

図８及び図９に示したように、本発明の第２、第３の実施形態による導光板２４７、３４７は板状の基台２４７ａ、３４７ａと、基台２４７ａ、３４７ａに形成された第１パターン２４７ｂ、３４７ｂ、第２パターン２４７ｃ、３４７ｃを含む。導光板２４７、３４７は入光面２４７ｉ、３４７ｉと、出光部２４７ｆ、３４７ｆ及び反射部２４７ｒ、３４７ｒを含み、出光部２４７ｆ、３４７ｆと反射部２４７ｒ、３４７ｒの間の距離は導光板２４７、３４７の厚さｔである。

出光部２４７ｆ、３４７ｆ上には入光面２４７ｉ、３４７ｉを通じて入射した光を出光部２４７ｆ、３４７ｆに垂直な方向に出射させるための複数の第１パターン２４７ｂ、３４７ｂが形成される。第１パターン２４７ｂ、３４７ｂは入光面２４７ｉ、３４７ｉに垂直な方向（第１方向Ｄ１）に延長して形成される。第１パターン２４７ｂ、３４７ｂは出光部２４７ｆ、３４７ｆの外部に突出した凸パターンであり、基台２４７ａ、３４７ａと一体に形成される。

図８を参照すると、第１パターン２４７ｂは出光部２４７ｆ及び第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形からなる。前記準三角形は前記第１実施形態の三角形と比べて出光部２４７ｆから突出した頂点部分を弧形の曲線に構成した点が異なる。即ち、前記頂点と出光部２４７ｆを結ぶ斜辺は前記曲線部分を除いて直線にする。

図９を参照すると、第１パターン３４７ｂは出光部３４７ｆ及び第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する楕円の一部からなる。楕円の一部（ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ ｅｌｌｉｐｓｅ）は、楕円の弧（ａｎ ａｒｃ ａｎ ｅｌｌｉｐｓｅ）と前記弧の両端を繋ぐ弦からなる図形である。第１パターン２４７ｂ、３４７ｂが準三角形又は楕円の一部である場合、導光板２４７、３４７の出光部２４７ｆ、３４７ｆに進行する光は、第１パターン２４７ｂ、３４７ｂによって相対的に容易に反射されるので直ちに上方に出射する比率が減少する。さらに、出光部２４７ｆ、３４７ｆに僅かに傾いて上方に進行する光は反射と屈折を経て導光板２４７、３４７の上方に垂直出射する比率が高くなる。これによって、導光板２４７、３４７から出射した光密度の均一性が良くなる。

しかし、前記第２実施形態と第３実施形態においても、第１パターン２４７ｂ、３４７ｂが前記第１実施形態のように前記第１方向に延長されるので第１実施形態と同じドット視認現象が現れる。従って、反射部２４７ｒ、３４７ｒ上に複数の第２パターン２４７ｃ、３４７ｃを形成するとき、各第２パターン２４７ｃ、３４７ｃの第１方向Ｄ１の第１間隔Ｐ１と第２方向Ｄ２の第２間隔Ｐ２を第１実施形態の方式で形成する。

図８を参照すると、第２実施形態では、第１パターン２４７ｂの準三角形の斜辺と出光部２４７ｆが成す角度はθ_２、導光板２４７の基台２４７ａの厚さはｔ、第１パターン２４７ｂの屈折率がｎ_{第１パターン}と仮定すると、第１間隔Ｐ１をｘ−α、第２間隔Ｐ２はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_１−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}）の値を有する。

図９を参照すると、第３実施形態では、前記弓形において楕円の最上位点と楕円の弦の一端を連結した直線と出光部３４７ｆが成す角度はθ_２、出光部３４７ｆと反射部３４７ｒの間の厚さはｔ、第１パターン３４７ｂの屈折率がｎ_{第１パターン}と仮定すると、第１間隔Ｐ１はｘ−α、第２間隔Ｐ２はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_２−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_２／ｎ_{第１パターン}））によって求められる。

図１０は本発明の第４実施形態による導光板の反射部の第２パターンを示す平面図であり、第２パターンが入光面からの距離によってパターンの大きさ及び密度が異なることを図示した。

図１０を参照すると、第４実施形態において、反射部４４７ｒ上の平面に形成された第２パターン４４７ｃは反射部４４７ｒの一端に形成された入光面４４７ｉから遠いほど大きい面積を有する。第２パターン４４７ｃが円形である場合は、円の直径が入光面４４７ｉから遠いほど徐徐に大きくなる。即ち、反射部４４７ｒにおいて、入光面４４７ｉに近い領域を入光部、入光面４４７ｉから一番遠い領域を対抗部、前記入光部と前記対抗部の間の領域を中央部と定義すると、前記入光部から前記対抗部に行くほど第２パターン４４７ｃの面積が大きくなる。これによって、反射部４４７ｒの所定単位領域内に第２パターン１４７ｃが占める密度が高くなる。

反射部４４７ｒの第２パターン４４７ｃの大きさの変化は導光板１４７の基台１４７ａ内で光量が入光面４４７ｉから遠いほど低くなることを補償するためである。第４実施形態では、入光面４４７ｉから距離が遠いほど第２パターン１４７ｃが占める面積密度が高くなるので反射部４４７ｒ内から反射される光の反射比率を徐徐に高くすることができる。なお、図示していないが、第２パターン４４７ｃは面積の変化と共に、入光面４４７ｉから距離が遠いほど第１間隔Ｄ１、第２間隔Ｄ２が拡大または縮小する。これによって、導光板１４７の全領域で上方に進行する光の均一性が改善される。

図１１は、従来の導光板１４７と本発明の第１実施形態による導光板１４７を使用した場合を比較して、上方からのドット視認状態を示した写真である。図１１の（ａ）乃至図１１の（ｆ）の導光板１４７はＰＭＭＡ材質から製造され、導光板１４７の基台１４７ａの厚さｔは０．７ｍｍである。

図１１の（ａ）は従来技術に係り、反射部１４７ｒに直径１８０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃが形成されたものであり、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は６８０μｍにし、出光部１４７ｆは平面に形成した。

図１１の（ｂ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する三角形である第１パターン１４７ｂが形成されたものであり、前記三角形の高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記三角形の底辺の長さは８０μｍにして製造した。反射部１４７ｒには直径１８０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃを形成し、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は夫々６８０μｍにして製造した。

図１１の（ｃ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する楕円の一部である第１パターン１４７ｂが形成されたものであり、前記楕円の一部の高さは２４μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は８０μｍにして製造した。反射部１４７ｒには直径１８０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃを形成し、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は夫々６８０μｍにして製造した。

図１１の（ｄ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第１パターン１４７ｂが形成されたものであり、前記準三角形の出光部１４７ｆから頂点までの高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は５０μｍにして製造した。反射部１４７ｒには直径１８０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃを形成し、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は夫々６８０μｍにして製造した。

図１１の（ｅ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第１パターン１４７ｂが形成されたものであり、前記準三角形の出光部１４７ｆから頂点までの高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は５０μｍにして製造した。反射部１４７ｒには直径２２０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃを形成し、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は夫々６８０μｍにして製造した。

図１１の（ｆ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第１パターン１４７ｂが形成されたものであり、前記準三角形の出光部１４７ｆから頂点までの高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は５０μｍにして製造した。反射部１４７ｒには直径２２０μｍの円形状の第２パターン１４７ｃが形成され、第１間隔Ｐ１は５５０μｍ、第２間隔Ｐ２は８５０μｍにして製造した。

図１１の写真を見ると、第１パターン１４７ｂが形成されていない図１１の（ａ）のドット視認現象が一番ひどく、第１パターン１４７ｂが形成されていても第２パターン１４７ｃの第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２が同じである図１１の（ｂ）乃至（ｄ）の場合は、第２方向Ｄ２にパターンの大きさが増加して第２方向のドット視認現象が図１１の（ａ）より低減されているが、依然として第２パターン１４７ｃのドット形状が視認される。これに比べて、第１間隔Ｐ１を第２間隔Ｐ２より小さく形成した図１１の（ｅ）と（ｆ）の場合は、図１１の（ａ）乃至（ｄ）よりドット視認現象が著しく改善されたことが分かる。

図１２は第２パターン１４７ｃにおいて、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２が同じである場合と、第１間隔Ｐ１が第２間隔Ｐ２より小さく形成された場合を比較して、導光板１４７の上部の方からのドット視認状態を示した写真である。

以下において便宜上、符番「１４７・」「２４７・」「３４７・」は全て第１の実施形態の場合の「１４７・」で代表する。

図１２の（ａ）乃至（ｆ）の写真に適用された導光板１４７はＰＭＭＡ材質からなり、導光板１４７の基台１４７ａの厚さｔは全て０．７ｍｍにした。導光板１４７の反射部１４７ｒにおいて、入光部、中央部、対抗部の第２パターン１４７ｃの直径は夫々約１８０μｍ、２７０μｍ、３６０μｍにした。

図１２の（ａ）乃至（ｃ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第１パターン１４７ｂが形成され、前記準三角形の出光部１４７ｆから頂点までの高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は５０μｍにして製造した。なお、θは約３６°になるよう形成した。反射部１４７ｒには１８０μｍ（図１２（ａ））、２７０μｍ（図１２（ｂ））、３６０μｍ（図１２（ｃ））である円形状の第２パターン１４７ｃが形成され、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２は夫々６８０μｍにして製造した。

図１２の（ｄ）乃至（ｆ）は出光部１４７ｆと第１方向Ｄ１に垂直な断面が複数の連続する準三角形である第１パターン１４７ｂが形成され、前記準三角形の出光部１４７ｆから頂点までの高さは１２μｍ、出光部１４７ｆと接する前記楕円の弦は５０μｍにして製造した。なお、θは約３６°になるよう形成した。反射部１４７ｒには１８０μｍ（図１２（ａ））、２７０μｍ（図１２（ｂ））、３６０μｍ（図１２（ｃ））である円形状の第２パターン１４７ｃが形成され、第１間隔Ｐ１は５５０μｍ、第２間隔Ｐ２は８５０μｍにして製造した。

図１２の（ａ）乃至（ｃ）と、図１２の（ｄ）乃至（ｆ）を比べて見ると、同じ外部条件で第２パターン１４７ｃの第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２に差がある導光板（図１２の（ｄ）乃至（ｆ））に比べて、第１間隔Ｐ１と第２間隔Ｐ２が同じである導光板（図１２の（ａ）乃至（ｃ））の方のドット視認現象がひどい。

上述したように、本発明の実施形態による導光板は出光部のパターンにより反射部の互いに異なる２つの方向からの第２パターン１４７ｃの間隔が異なるよう構成することによってドット視認現象を減少させる。これによって導光板の上方に光を均一に供給できる。なお、本発明の実施形態による導光板を含む表示装置の場合、表示パネルに供給される光の均一性が改善されるので表示品質が向上する。

本発明は前記構造の導光板を製造する方法を含む。本発明の１つの実施形態によると、前記導光板を製造するため、先に、前記出光部に前記入光面に垂直な第１方向に延長される複数の第１パターンを形成する。前記複数の第１パターンは圧出又は射出方法で導光板の基台に一体に形成する。

図１３は圧出成型機を利用して前記導光板を製造する様子を模式的に示す斜視図である。

図１３を参照すると、前記圧出成型機は溶融状態の高分子樹脂５００を供給する供給器５１０とローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３を含む。ローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３は第１ローラＲ１、第２ローラＲ２及び第３ローラＲ３からなる。第１ローラＲ１と第２ローラＲ２は互いに噛み合って溶融状態の高分子樹脂５００を圧延して板状に形成する。第３ローラＲ３は第２ローラＲ２と互いに噛み合って圧延された高分子樹脂を排出する。

第１ローラＲ１は、第１ローラＲ１が回転する際、第１ローラＲ１と接する溶融した高分子樹脂５００の表面に凹凸パターンを形成するように所定パターン（図示せず）を備えている。

第２ローラＲ２は、第２ローラＲ２が第１ローラＲ１と噛み合って回転する際、第２ローラＲ２と接する高分子樹脂５００の表面に複数の凸形状の第１パターンが形成されるように、該表面に凹部５４７Ｒを備えている。凹部５４７Ｒ等は第１パターンの逆状になっている。これによって、凹部５４７Ｒが高分子樹脂５００と接触すると、凹部５４７Ｒの形状が高分子樹脂５００の前面に転写されて高分子樹脂５００の表面に複数の第１パターンが形成される。以上、高分子樹脂５００が第１乃至第３ローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３を通過すると、表面に第１パターンが形成された導光板１４７が製造される。

第１パターンが形成された導光板１４７の裏面には、反射部に第１方向に第１間隔を有し、前記第１方向と交差する第２方向に前記第１間隔より大きい第２間隔を有する複数の第２パターンを印刷する。前記第２パターンはインクジェット印刷、ロール印刷又はホットスタンピング等の方法から形成できる。

なお、前記第１パターンと前記第２パターンは単一工程で同時に形成しても良い。即ち、高分子樹脂５００が第１乃至第３ローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３に圧延されて形成された導光板の反射部に印刷機を利用して第２パターンを同時に形成する。

前記第２パターンは印刷方法で簡単に形成できるのでコスト及び工程を短縮できる。

以上説明したように、本発明の実施形態による導光板１４７は、光源からの光の進行経路を効果的に変更して出光部１４７ｆからの出光の均一性を改善でき、この導光板を使って表示装置１００の品質を向上できる。

以上、本発明の好ましい実施形態等を説明したが、該当技術分野の当業者又は該当技術分野から通常の知識を有する者ならば、本発明の特許請求範囲に記載される本発明の思想及び技術領域から外れない範囲内で本発明を様々に修正又は変形できるであろう。

従って、本発明の技術範囲は本願の特許請求範囲によって決められるべきである。

１００ 表示装置
１１０ 上部カバー
１２０ 表示パネル
１２１ 第１基板
１２２ 第２基板
１３０ モールドフレーム
１４０ 光学部材
１４１ 保護シート
１４３ プリズムシート
１４５ 拡散シート
１４７、２４７、３４７ 導光板
１４７ａ、２４７ａ、３４７ａ 基台
１４７ｂ、２４７ｂ、３４７ｂ 第１パターン
１４７ｃ、２４７ｃ、３４７ｃ 第２パターン
１４７ｆ、２４７ｆ、３４７ｆ 出光部
１４７ｉ、２４７ｉ、３４７ｉ 入光面
１４７ｒ、２４７ｒ、３４７ｒ 反射部
１６０ 光源
１７０ 反射シート
１８０ 下部カバー
５００ 高分子樹脂
５１０ 供給器
５４７Ｒ 凹部

Claims (10)

1. 光源からの入射光を受け取る入光面と、
   前記入射光の分布が変更された出射光を出射する出光部と、
   前記出光部に対向する反射部と、
   前記出光部の上部に、第１方向に延長形成され、前記出射光を前記出光部の垂直方向に最大の輝度で分布させる複数の第１パターンと、
   前記反射部に形成され、前記入射光を散乱させる複数の第２パターンを含み、
   前記第２パターンは第１単位パターン、前記第１単位パターンに対して前記第１方向に隣り合うと共に第１間隔を形成する第２単位パターン、前記第１、第２単位パターンに隣り合うと共に前記第１間隔と交差する第２間隔を形成する第３及び第４単位パターンを含み、
   前記第１間隔は前記第２間隔より小さいことを特徴とする導光板。
2. 前記第１パターンが前記出光部及び前記第１方向に垂直な断面が三角形であり、前記三角形の斜辺と前記出光部が成す角度はθ_１、前記出光部と前記反射部の間の厚さはｔ、前記第１パターンの屈折率がｎ_{第１パターン}であるとき、前記第１間隔はｘ−α、前記第２間隔はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_１−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_１／ｎ_{第１パターン}））であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記三角形は二等辺三角形又は不等辺三角形であることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
4. 前記三角形は前記出光部から突出された弧形の頂部を有することを特徴とする請求項３に記載の導光板。
5. 前記第１パターンは前記出光部及び前記第１方向に垂直な断面が楕円の一部であり、前記楕円の一部の弧の最上位点と前記楕円の一部の弦の一端を連結した直線と前記出光部が成す角度はθ_２、前記出光部と前記反射部の間の厚さはｔ、第１パターンの屈折率がｎ_{第１パターン}であるとき、前記第１間隔はｘ−α、前記第２間隔はｘ＋α（ｘ＞α、０＜α≦２・ｔ・ｔａｎθ、θ＝θ_２−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_２／ｎ_{第１パターン}））であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
6. 前記第２単位パターンは前記第１方向から−５°〜＋５°の範囲内で前記第１単位パターンに対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
7. 前記第２パターンは印刷パターンであり、前記印刷パターンは平面上で円、楕円、多角形の中で何れか１つの形状を有することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
8. 前記入光面は前記出光部の一端に垂直に形成されることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
9. 前記複数の第２パターンのうち、前記入光面に隣接した第１種の第２パターンは、前記入光面から位置に形成された第２種の第２パターンより小さい面積を有することを特徴とする請求項８に記載の導光板。
10. 光が入射される入光面と、前記入射された光が出射される出光面及び前記出光面に対向する反射部を有する導光板を製造する方法において、
    前記出光面の上部に、前記入光面に垂直な第１方向に延長された複数の第１パターンを形成する段階と、
    前記反射部に前記第１方向に第１間隔を有し、前記第１方向と交差する第２方向に前記第１間隔より大きい第２間隔を有する複数の第２パターンを印刷する段階を含むことを特徴とする導光板製造方法。
    

Images